KR20120109366A - 자동 변속기 - Google Patents

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KR20120109366A
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가즈오 오구리
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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

변속비를 무한으로 변속 가능한 자동 변속기에 있어서 후퇴 주행 전용의 마찰 요소를 설치하지 않고 후퇴 주행을 가능하게 한다. 본 발명은, 자동 변속기(100)이며, 입력부와 출력부를 갖는 무단 변속 기구(3)와, 적어도 4개의 회전 요소를 갖는 유성 기어 기구(4)와, 입력축(1)과 제1 회전 요소(41) 사이를 체결 가능한 클러치(6)와, 입력축(1)의 회전 속도를 일정한 변속비로 변속하여 클러치(6)를 통해 제1 회전 요소(41)에 전달하는 연결 부재(5)와, 제3 회전 요소(46)의 회전을 로크 가능한 브레이크(7)를 구비하고, 입력축(1)은 입력부에 연결되고, 출력축(2)은 제2 회전 요소(45)에 연결되고, 출력부는 제4 회전 요소(42)에 연결되고, 연결 부재(5)의 일정한 변속비는, 클러치(6)가 체결 상태이고 브레이크(7)가 해방 상태인 경우에, 제4 회전 요소(42)에 대한 출력축(2)의 회전 방향이, 무단 변속 기구(3)의 변속비의 변화에 따라서 순방향으로부터 역방향까지에 걸쳐 변화되도록 설정된다.

Description

자동 변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION}
본 발명은, 무단 변속 기구와 유성 기어 기구를 구비하는 자동 변속기에 관한 것이다.
변속비를 무단계로 변속 가능한 무단 변속 기구와, 유성 기어 기구를 조합함으로써, 변속비를 무한으로 변속 가능한 자동 변속기(IVT)가 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 2조의 유성 기어조와 3개의 마찰 요소를 구비하고, 각 마찰 요소의 체결 상태를 전환함으로써, 전진 상태의 제1 모드와, 전진 상태의 제2 모드와, 후퇴 모드를 실현 가능한 자동 변속기가 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 평1-169169호 공보
그러나, 상기 종래의 기술에서는, 후퇴 모드를 실현하기 위해 후퇴 모드 전용의 마찰 요소를 설치할 필요가 있으므로, 비용이 상승하는 동시에, 장치가 대형화된다.
본 발명은, 이와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 변속비를 무한으로 변속 가능한 자동 변속기에 있어서 후퇴 주행 전용의 마찰 요소를 설치하지 않고 후퇴 주행을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 어느 형태에 따르면, 입력축의 회전 속도를 변속하여 출력축에 전달 가능한 자동 변속기이며, 입력부와 출력부의 회전 속도비를 무단계로 변속 가능한 무단 변속 기구와, 속도 선도 상에 제1 회전 요소, 제2 회전 요소, 제3 회전 요소, 제4 회전 요소의 순서로 도시되는 적어도 4개의 회전 요소를 갖는 유성 기어 기구와, 입력축과 제1 회전 요소 사이를 체결 가능한 클러치와, 입력축의 회전 속도를 일정한 변속비로 변속하여 클러치를 통해 제1 회전 요소에 전달하는 연결 부재와, 제3 회전 요소의 회전을 로크 가능한 브레이크를 구비하고, 입력축은, 입력부에 연결되고, 출력축은, 제2 회전 요소에 연결되고, 출력부는, 제4 회전 요소에 연결되고, 연결 부재의 일정한 변속비는, 클러치가 체결 상태이고 브레이크가 해방 상태인 경우에, 제4 회전 요소에 대한 출력축의 회전 방향이, 무단 변속 기구의 변속비의 변화에 따라서 순방향으로부터 역방향까지에 걸쳐 변화되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기가 제공된다.
상기의 형태에 따르면, 클러치를 체결 상태로 하여, 무단 변속 기구의 변속비를 변화시킴으로써, 출력축의 회전 방향을 제4 회전 요소에 대하여 순방향으로부터 역방향까지에 걸쳐 변화시킬 수 있으므로, 후퇴 주행 전용의 마찰 요소를 설치하지 않고, 전진 및 후퇴 주행을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 개략 구성도.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 골격도.
도 3은 클러치 및 브레이크의 체결 작동 상태를 도시하는 테이블.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 유성 기어 기구의 속도 선도.
도 5는 제2 실시 형태에 있어서의 자동 변속기의 골격도.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 유성 기어 기구의 속도 선도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.
우선, 제1 실시 형태에 대해서 설명한다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기(100)의 구성을 도시하는 개략 구성도이다. 도 2는, 자동 변속기(100)의 구성을 개략적으로 도시하는 골격도이다.
자동 변속기(100)는, 입력축(1)과, 출력축(2)과, 무단 변속 기구(3)와, 유성 기어 기구(4)와, 연결 부재(5)와, 클러치(6)와, 브레이크(7)를 구비하고 있다.
입력축(1)은, 엔진 등의 구동원으로부터 토크 컨버터(8)를 통해 입력되는 토크를 무단 변속 기구(3)에 전달하고, 무단 변속 기구(3)의 프라이머리 풀리(31)에 연결된다.
출력축(2)은, 무단 변속 기구(3) 및 유성 기어 기구(4)에 있어서 변속 및 합성된 구동력을 디퍼렌셜 링 기어(9)를 통해 차량의 구동륜에 전달한다.
무단 변속 기구(3)는, 입력부로서의 프라이머리 풀리(31)와, 출력부로서의 세컨더리 풀리(32)와, 벨트(33)로 구성된다.
프라이머리 풀리(31)는, 무단 변속 기구(3)에 구동원의 회전을 입력하는 입력축측의 풀리이다. 프라이머리 풀리(31)는, 입력축(1)과 일체로 되어 회전하는 고정 원추판(31b)과, 이 고정 원추판(31b)에 대향 배치되어 V자 형상의 풀리 홈을 형성하는 동시에, 프라이머리 풀리 실린더실(31c)에 작용하는 유압에 의해 축 방향으로 변위 가능한 가동 원추판(31a)을 구비한다. 프라이머리 풀리 실린더실(31c)은, 프라이머리 풀리(31)의 입력축측(도 1에 있어서 우측)에 배치된다.
벨트(33)는, 프라이머리 풀리(31) 및 세컨더리 풀리(32)에 권취되고, 프라이머리 풀리(31)의 회전을 세컨더리 풀리(32)에 전달한다. 벨트(33)는, 띠 형상의 링에 의해 다수의 엘리먼트를 연결한 V벨트이어도 되고, 링크나 핀에 의해 다수의 블록을 띠 형상으로 연결하여 구성되는 체인 벨트이어도 된다.
세컨더리 풀리(32)는, 벨트(33)에 의해 전달된 회전을 출력하는 출력축측의 풀리이다. 세컨더리 풀리(32)는, 출력축(2)과 일체로 되어 회전하는 고정 원추판(32b)과, 이 고정 원추판(32b)에 대향 배치되어 V자 형상의 풀리 홈을 형성하는 동시에, 세컨더리 풀리 실린더실(32c)에 작용하는 유압에 따라서 축 방향으로 변위 가능한 가동 원추판(32a)을 구비한다. 세컨더리 풀리 실린더실(32c)은, 세컨더리 풀리(32)의 출력축측과는 반대측(도 1에 있어서 좌측)에 배치된다.
유성 기어 기구(4)는, 라비뇨형 유성 기어 기구(4)이며, 제1 선 기어(41)와, 무단 변속 기구(3)의 세컨더리 풀리(32)에 연결되는 제2 선 기어(42)와, 제2 선 기어(42)에 맞물리는 숏 피니언 기어(43)와 숏 피니언 기어(43)에 맞물리는 롱 피니언 기어(44)를 지지하는 캐리어(45)와, 롱 피니언 기어(44)에 맞물리는 링 기어(46)로 구성된다.
연결 부재(5)는, 입력축(1)에 연결되는 제1 연결 기어(51)와, 제1 연결 기어(51)와 맞물리는 제2 연결 기어(52)로 구성된다. 연결 부재(5)는, 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52)의 기어비(일정값)에 따라서 입력축(1)의 회전 속도를 변속하여 제1 선 기어(41)에 전달한다. 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52)의 기어비에 대해서는 후술한다.
클러치(6)는, 제2 연결 기어(52)의 내경측에 설치되고, 제1 선 기어(41)와 제2 연결 기어(52)의 체결 상태를 전환 가능한 체결 요소이다.
브레이크(7)는, 트랜스미션 케이스(10)에 고정 설치되고, 링 기어(46)의 회전을 로크 가능한 마찰 요소이다.
다음에, 자동 변속기(100)의 작동에 대해서 설명한다.
도 3은, 주행 모드와, 클러치(6) 및 브레이크(7)의 체결 작동 상태의 관계를 나타내는 테이블이다. 자동 변속기(100)에는, 후퇴 주행하는 경우에 설정되는 리버스 모드와, 차량 정지시에 설정되는 뉴트럴 모드와, 저속으로 전진 주행하는 경우에 설정되는 저속 전진 모드와, 고속으로 전진 주행하는 경우에 설정되는 고속 전진 모드의 4개의 모드가 있다. 클러치(6)를 체결 상태로 하고 브레이크(7)를 해방 상태로 하면, 리버스 모드, 뉴트럴 모드 및 저속 전진 모드가 실현되고, 브레이크(7)를 체결 상태로 하고 클러치(6)를 해방 상태로 하면, 고속 전진 모드가 실현된다.
도 4는, 유성 기어 기구(4)의 4개의 회전 요소와 각 요소의 회전 속도의 관계를 나타내는 속도 선도이다. 본 실시 형태의 유성 기어 기구(4)는, 속도 선도에 나타내면, 좌측으로부터 제1 선 기어(41), 캐리어(45), 링 기어(46) 및 제2 선 기어(42)의 4개의 회전 요소로 이루어진다. 각 회전 요소간의 거리(도 4의 횡축)는, 각 회전 요소간의 기어비에 따라서 규정된다.
제1 선 기어(41)는, 입력축(1)의 회전이 제1 연결 기어(51) 및 제2 연결 기어(52)를 통해 전달되므로, 입력축(1)과는 항상 역방향으로 회전한다. 제2 선 기어(42)는, 세컨더리 풀리(32)에 연결되므로, 입력축(1)과는 항상 순방향으로 회전한다. 캐리어(45) 및 링 기어(46)는, 제1 선 기어(41)의 회전 속도와 제2 선 기어(42)의 회전 속도에 의해 규정된다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 클러치(6)를 체결 상태로 하고, 브레이크(7)를 해방 상태로 한 경우, 선도는 점 A를 중심으로 하여 변화된다. 제2 선 기어(42)의 회전 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비에 따라서 올라가거나 내려가고, 실현 가능한 최고 변속비(최 Low 변속비)에서 점 D의 상태로 되고, 최소 변속비(최 High 변속비)에서 점 B의 상태로 된다. 즉, 선도가 A-B로부터 A-D까지에 걸쳐 변화된다.
따라서, 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52)의 기어비는, 선도가 A-B로부터 A-D까지에 걸쳐 변화될 때에, 출력축에 연결되는 캐리어(45)의 회전 속도가 제로를 사이에 두고 플러스[제2 선 기어(42)에 대하여 순방향] 및 마이너스[제2 선 기어(42)에 대하여 역방향]의 회전 속도로 되도록 미리 설정된다.
또한, 클러치(6)를 해방 상태로 하고, 브레이크(7)를 체결 상태로 한 경우, 선도는 점 E를 중심으로 하여 변화된다. 제2 선 기어(42)의 회전 속도는, 전술한 바와 같이 무단 변속 기구(3)의 변속비에 따라서 점 B와 점 D 사이에서 올라가거나 내려간다. 이 경우, 출력축(2)에 연결되는 캐리어(45)의 회전 속도는, 항상 마이너스[제2 선 기어(42)에 대하여 역방향]의 회전 속도이며, 클러치(6)를 체결 상태로 하는 경우에 비해 마이너스의 측으로 보다 고회전으로 된다.
우선, 리버스 모드에 대해서 설명한다.
리버스 모드에서는, 클러치(6)가 체결 상태, 브레이크(7)가 해방 상태로 전환된다. 이에 의해, 제1 선 기어(41)는 제2 연결 기어(52)와 체결 상태로 되고, 제1 선 기어(41)의 회전 속도는 입력축(1)의 회전 속도에 의해 규정된다. 또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 중간 변속비보다 High측으로 설정된다. 이에 의해, 제2 선 기어(42)의 회전 속도가 상승한다. 소정의 중간 변속비는, 캐리어(45)의 회전 속도가 제로보다 높아지도록, 입력축(1)의 회전 속도에 따라서 설정된다.
도 4의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 제1 선 기어(41)의 회전 속도는 점 A이며, 제2 선 기어(42)의 회전 속도는 무단 변속 기구의 변속비의 변화에 따라서 점 B 내지 점 C의 범위에서 변화된다. 이에 따라서, 선분이 점 A를 중심으로 하여 변화된다. 캐리어(45)의 회전 속도는 0보다 큰 값이므로, 출력축(2)은 차량을 후퇴시키는 방향으로 회전한다. 차량의 후퇴 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써 원하는 속도로 설정 가능하다.
다음에, 뉴트럴 모드에 대해서 설명한다.
뉴트럴 모드에서는, 클러치(6)가 체결 상태, 브레이크(7)가 해방 상태로 전환된다. 이에 의해, 제1 선 기어(41)는 제2 연결 기어(52)와 체결 상태로 되고, 제1 선 기어(41)의 회전 속도는 입력축(1)의 회전 속도에 의해 규정된다. 또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 중간 변속비로 설정된다. 이에 의해, 제2 선 기어(42)의 회전 속도는 리버스 모드의 경우보다 저하하여, 캐리어의 회전 속도가 제로로 된다.
도 4의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 제1 선 기어의 회전 속도는 점 A이며, 제2 선 기어의 회전 속도는 무단 변속 기구(3)의 중간 변속비에 대응한 점 C의 상태로 되고, 선분은 점선으로 나타내는 상태에서 정지한다. 캐리어(45)의 회전 속도는 0으로 되므로, 차량을 정지 상태로 유지할 수 있다. 이 경우, 입력축(1)은 회전하고 있지만 출력축(2)은 정지하고 있는 상태이므로, 자동 변속기(100) 전체에서는 변속비가 무한대이다.
다음에, 저속 전진 모드에 대해서 설명한다.
저속 전진 모드에서는, 클러치(6)가 체결 상태, 브레이크(7)가 해방 상태로 전환된다. 이에 의해, 제1 선 기어(41)는 제2 연결 기어(52)와 체결 상태로 되고, 제1 선 기어(41)의 회전 속도는 입력축(1)의 회전 속도에 의해 규정된다. 또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 중간 변속비보다 Low측의 변속비로 설정된다. 이에 의해, 제2 선 기어(42)의 회전 속도는 뉴트럴 모드의 경우보다 더 저하한다.
도 4의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 제1 선 기어(41)의 회전 속도는 점 A이며, 제2 선 기어(42)의 회전 속도는 점 C 내지 점 D의 범위에서 변화된다. 이에 따라, 선분이 점 A를 중심으로 하여 변화된다. 캐리어(45)의 회전 속도는 0보다 작은 값이므로, 출력축(2)은 차량을 전진시키는 방향으로 회전한다. 차량의 전진 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써 원하는 속도로 설정 가능하다.
다음에 고속 전진 모드에 대해서 설명한다.
고속 전진 모드에서는, 클러치(6)가 해방 상태, 브레이크(7)가 체결 상태로 전환된다. 이에 의해, 링 기어(46)의 회전은 로크되어 회전 속도가 제로로 유지된다. 또한, 제1 선 기어(41)와 제2 연결 기어(52)의 맞물림이 해제되고, 제1 선 기어(41)는 롱 피니언 기어(44)에 의해 동반 회전된다. 이 상태에서, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 High측으로 변화시키면, 제2 선 기어(42)의 회전 속도가 상승한다.
도 4의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 선분이 점 A와 점 D를 연결하는 상태로부터 제2 선 기어의 회전 속도에 따라서 점 E를 중심으로 하여 회전한다. 캐리어(45)의 회전 속도는 제로보다 크게 저하되어, 출력축(2)은 차량을 전진시키는 방향으로 고속 회전한다. 차량의 전진 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써 원하는 속도로 설정 가능하다.
상기 주행 모드 중, 리버스 모드, 뉴트럴 모드 및 저속 전진 모드는, 클러치(6) 및 브레이크(7)의 체결 상태를 변화시키지 않고 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시키는 것만으로 주행 모드의 전환이 가능하다. 이에 대해, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드 사이의 전환은, 클러치(6) 및 브레이크(7)의 체결 상태의 전환에 의해 행해진다.
여기서, 저속 전진 모드에 있어서의 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 모드 전환 변속비[예를 들어 최고 변속비(최 Low)]인 경우의 입력축(1)의 회전 속도와, 고속 전진 모드에 있어서의 무단 변속 기구(3)의 변속비가 모드 전환 변속비인 경우의 입력축(1)의 회전 속도가, 동일 회전 속도로 되도록, 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52) 사이의 기어비가 미리 설정된다.
이에 의해, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드 사이에서 모드 전환을 행하여 클러치 및 브레이크의 체결 상태를 전환할 때에, 회전 속도차에 의한 쇼크가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 원활하게 모드 전환을 행할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 클러치(6)를 체결 상태로 하고, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써, 출력축(2)의 회전 방향을 제2 선 기어(42)에 대하여 순방향으로부터 역방향까지에 걸쳐 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 주행 모드를 리버스 모드, 뉴트럴 모드, 저속 전진 주행 모드로 할 수 있어, 후퇴 주행 전용의 마찰 요소를 설치하지 않고, 전진 및 후퇴 주행을 가능하게 할 수 있어, 비용의 상승 및 장치의 대형화를 억제할 수 있다(청구항 1에 대응).
또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 모드 전환 변속비로 한 경우에, 저속 전진 모드에 있어서의 제1 선 기어(41)의 회전 속도와 고속 전진 모드에 있어서의 제1 선 기어(41)의 회전 속도가 동일하게 되도록 연결 부재의 기어비가 설정되므로, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드 사이의 전환을 행할 때에 회전 속도차에 의한 쇼크가 발생하는 것을 방지할 수 있다(청구항 2에 대응).
또한, 모드 전환 변속비는 무단 변속 기구(3)의 최고 변속비(최 Low)로 설정되므로, 최고 변속비(최 Low)로 설정하지 않는 경우에 비해, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드의 전환을 보다 저차속측에서 행할 수 있는 동시에, 자동 변속기(100)가 취할 수 있는 변속비 폭을 크게 할 수 있다(청구항 3에 대응).
또한, 프라이머리 풀리(31)의 유압실(31c)은 유성 기어 기구(4)측에 설치되고, 세컨더리 풀리(32)의 유압실(32c)은 유성 기어 기구(4)측과는 반대측에 설치되므로, 자동 변속기(100) 전체의 축 길이를 단축화할 수 있다. 또한, 세컨더리 풀리(32) 및 연결 부재(5)를, 유성 기어 기구(4)의 2개의 선 기어(41, 42)에 각각 유성 기어 기구(4)의 외측으로부터 연결하는 구조이므로, 자동 변속기(100) 전체의 축 길이를 더 단축화할 수 있다(청구항 4에 대응).
다음에, 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 유성 기어 기구(80)의 구조만이 제1 실시 형태와 다르고, 도 3에 도시하는 주행 모드와, 클러치(6) 및 브레이크(7)의 체결 작동 상태의 관계는 동일하다.
도 5는, 본 실시 형태에 있어서의 자동 변속기(200)의 구성을 개략적으로 도시하는 골격도이다.
본 실시 형태의 유성 기어 기구(80)는, 라비뇨형 유성 기어 기구이며, 세컨더리 풀리(32)에 연결되는 제1 선 기어(81)와, 출력축(2)에 연결되는 링 기어(82)와, 제1 선 기어(81) 및 링 기어(82)에 맞물리는 롱 피니언 기어(83)와 롱 피니언 기어(83)에 맞물리는 숏 피니언 기어(84)를 지지하는 캐리어(85)와, 숏 피니언 기어(84)에 맞물리는 제2 선 기어(86)로 구성된다.
연결 부재(5)는, 입력축(1)에 연결되는 제1 연결 기어(51)와, 제1 연결 기어(51)에 맞물리는 제2 연결 기어(52)로 구성된다. 연결 부재(5)는, 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52)의 기어비(일정값)에 따라서 입력축(1)의 회전 속도를 변속하여 제2 선 기어(86)에 전달한다. 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52)의 기어비에 대해서는 후술한다.
클러치(6)는, 제2 연결 기어(52)의 내경측에 설치되고, 제2 선 기어(86)와 제2 연결 기어(52)의 체결 상태를 전환 가능한 체결 요소이다.
브레이크(7)는, 트랜스미션 케이스(10)에 고정 설치되고, 캐리어(85)의 회전을 로크 가능한 마찰 요소이다.
다음에, 자동 변속기(100)의 작동에 대해서 설명한다.
도 6은, 유성 기어 기구(4)의 4개의 회전 요소와 각 요소의 회전 속도의 관계를 나타내는 속도 선도이다. 본 실시 형태의 유성 기어 기구(80)는, 속도 선도에 나타내면, 좌측으로부터 제1 선 기어(81), 캐리어(85), 링 기어(82) 및 제2 선 기어(86)의 4개의 회전 요소로 이루어진다. 각 회전 요소간의 거리(도 6의 횡축)는, 각 회전 요소간의 기어비에 따라서 규정된다.
제1 선 기어(81)는, 세컨더리 풀리(32)에 연결되므로, 입력축(1)에 대하여 항상 순방향으로 회전한다. 제2 선 기어(86)는, 입력축(1)의 회전이 제1 연결 기어(51) 및 제2 연결 기어(52)를 통해 전달되므로, 입력축(1)에 대하여 항상 역방향으로 회전한다. 캐리어(85) 및 링 기어(82)는, 제1 선 기어(81)의 회전 속도와 제2 선 기어(86)의 회전 속도에 의해 규정된다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 클러치(6)를 체결 상태로 하고, 브레이크(7)를 해방 상태로 한 경우, 선도는 점 F를 중심으로 하여 변화된다. 제1 선 기어(81)의 회전 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비에 따라서 올라가거나 내려가고, 실현 가능한 최고 변속비(최 Low 변속비)에서 점 I의 상태로 되고, 최소 변속비(최 High 변속비)에서 점 G의 상태로 된다. 즉, 선도가 F-G로부터 F-I까지에 걸쳐 변화된다.
따라서, 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52)의 기어비는, 선도가 F-G로부터 F-I까지에 걸쳐 변화될 때에, 출력축에 연결되는 링 기어(82)의 회전 속도가 제로를 사이에 두고 플러스[제1 선 기어(81)에 대하여 순방향] 및 마이너스[제1 선 기어(81)에 대하여 역방향]의 회전 속도로 되도록 미리 설정된다.
또한, 클러치(6)를 해방 상태로 하고, 브레이크(7)를 체결 상태로 한 경우, 선도는 점 J를 중심으로 하여 변화된다. 제1 선 기어(81)의 회전 속도는, 전술한 바와 같이 무단 변속 기구(3)의 변속비에 따라서 점 G와 점 I 사이에서 올라가거나 내려간다. 이 경우, 출력축(2)에 연결되는 링 기어(82)의 회전 속도는, 항상 마이너스[제1 선 기어(81)에 대하여 역방향]의 회전 속도이며, 클러치(6)를 체결 상태로 하는 경우에 비해 마이너스의 측으로 보다 고회전으로 된다.
우선, 리버스 모드에 대해서 설명한다.
리버스 모드에서는, 클러치(6)가 체결 상태, 브레이크(7)가 해방 상태로 전환된다. 이에 의해, 제2 선 기어(86)는 제2 연결 기어(52)와 체결 상태로 되고, 제2 선 기어(86)의 회전 속도는 입력축(1)의 회전 속도에 의해 규정된다. 또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 중간 변속비보다 High측으로 설정된다. 이에 의해, 제1 선 기어(81)의 회전 속도가 상승한다. 소정의 중간 변속비는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 링 기어(82)의 회전 속도가 제로보다 높아지도록, 입력축(1)의 회전 속도에 따라서 설정된다.
도 6의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 제2 선 기어(86)의 회전 속도가 점 F이며, 제1 선 기어(81)의 회전 속도는 무단 변속 기구(3)의 변속비의 변화에 따라서 점 G 내지 점 H의 범위에서 변화된다. 이에 따라, 선분이 점 F를 중심으로 하여 변화된다. 링 기어(82)의 회전 속도는 0보다 큰 값이므로, 출력축(2)은 차량을 후퇴시키는 방향으로 회전한다. 차량의 후퇴 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써 원하는 속도로 설정 가능하다.
다음에, 뉴트럴 모드에 대해서 설명한다.
뉴트럴 모드에서는, 클러치(6)가 체결 상태, 브레이크(7)가 해방 상태로 전환된다. 이에 의해, 제2 선 기어(86)는 제2 연결 기어(52)와 체결 상태로 되고, 제2 선 기어(86)의 회전 속도는 입력축(1)의 회전 속도에 의해 규정된다. 또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 중간 변속비로 설정된다. 이에 의해, 제1 선 기어(81)의 회전 속도는 리버스 모드의 경우보다 저하한다.
도 6의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 제2 선 기어(86)의 회전 속도는 점 F이며, 제1 선 기어(81)의 회전 속도는 무단 변속 기구(3)의 중간 변속비에 대응한 점 H의 상태로 되고, 선분은 점선으로 나타내는 상태에서 정지한다. 링 기어(82)의 회전 속도는 0으로 되므로, 차량을 정지 상태로 유지할 수 있다. 이 경우, 입력축(1)은 회전하고 있지만 출력축(2)은 정지하고 있는 상태이므로, 자동 변속기(100) 전체에서는 변속비가 무한대이다.
다음에, 저속 전진 모드에 대해서 설명한다.
저속 전진 모드에서는, 클러치(6)가 체결 상태, 브레이크(7)가 해방 상태로 전환된다. 이에 의해, 제2 선 기어(86)는 제2 연결 기어(52)와 체결 상태로 되고, 제2 선 기어(86)의 회전 속도는 입력축(1)의 회전 속도에 의해 규정된다. 또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 중간 변속비보다 Low측의 변속비로 설정된다. 이에 의해, 제1 선 기어(81)의 회전 속도는 뉴트럴 모드의 경우보다 더 저하한다.
도 6의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 제2 선 기어(86)의 회전 속도는 점 F이며, 제1 선 기어(81)의 회전 속도는 점 H 내지 점 I의 범위에서 변화된다. 이에 따라, 선분이 점 F를 중심으로 하여 변화된다. 링 기어(82)의 회전 속도는 0보다 작은 값이므로, 출력축(2)은 차량을 전진시키는 방향으로 회전한다. 차량의 전진 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써 원하는 속도로 설정 가능하다.
다음에 고속 전진 모드에 대해서 설명한다.
고속 전진 모드에서는, 클러치(6)가 해방 상태, 브레이크(7)가 체결 상태로 전환된다. 이에 의해, 캐리어(45)의 회전은 로크되어 회전 속도가 제로로 유지된다. 또한, 제2 선 기어(86)와 제2 연결 기어(52)의 맞물림이 해제되고, 제2 선 기어(86)는 숏 피니언 기어(84)에 의해 동반 회전된다. 이 상태에서, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 High측으로 변화시키면, 제1 선 기어(81)의 회전 속도가 상승한다.
도 6의 속도 선도에 나타내는 바와 같이, 선분이 점 F와 점 I를 연결하는 상태로부터 제1 선 기어(81)의 회전 속도에 따라서 점 J를 중심으로 하여 회전한다. 링 기어(82)의 회전 속도는 제로보다 크게 저하하고, 출력축(2)은 차량을 전진시키는 방향으로 고속 회전한다. 차량의 전진 속도는, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써 원하는 속도로 설정 가능하다.
상기 주행 모드 중, 리버스 모드, 뉴트럴 모드 및 저속 전진 모드는, 클러치(6) 및 브레이크(7)의 체결 상태를 변화시키지 않고 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시키는 것만으로 주행 모드의 전환이 가능하다. 이에 대해, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드 사이의 전환은, 클러치(6) 및 브레이크(7)의 체결 상태의 전환에 의해 행해진다.
여기서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 저속 전진 모드에 있어서의 무단 변속 기구(3)의 변속비가 소정의 모드 전환 변속비[예를 들어, 최고 변속비(최 Low)]인 경우의 입력축(1)의 회전 속도와, 고속 전진 모드에 있어서의 무단 변속 기구(3)의 변속비가 모드 전환 변속비인 경우의 입력축(1)의 회전 속도가, 동일 회전 속도로 되도록, 제1 연결 기어(51)와 제2 연결 기어(52) 사이의 기어비가 미리 설정된다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 클러치(6)를 체결 상태로 하고, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 변화시킴으로써, 출력축(2)의 회전 방향을 제1 선 기어(81)에 대하여 순방향으로부터 역방향까지에 걸쳐 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 주행 모드를 리버스 모드, 뉴트럴 모드, 저속 전진 주행 모드로 할 수 있어, 후퇴 주행 전용의 마찰 요소를 설치하지 않고, 전진 및 후퇴 주행을 가능하게 할 수 있다(청구항 1에 대응).
또한, 무단 변속 기구(3)의 변속비를 모드 전환 변속비로 한 경우에, 저속 전진 모드에 있어서의 제2 선 기어(86)의 회전 속도와 고속 전진 모드에 있어서의 제2 선 기어(86)의 회전 속도가 동일하게 되므로, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드 사이의 전환을 행할 때에 회전 속도차에 의한 쇼크가 발생하는 것을 방지할 수 있다(청구항 2에 대응).
또한, 모드 전환 변속비는 무단 변속 기구(3)의 최고 변속비(최 Low)로 설정되므로, 최고 변속비(최 Low)로 설정하지 않는 경우에 비해, 저속 전진 모드와 고속 전진 모드의 전환을 보다 저차속측에서 행할 수 있는 동시에, 자동 변속기(100)가 취할 수 있는 변속비 폭을 크게 할 수 있다(청구항 3에 대응).
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 하나를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정되는 취지는 아니다.
예를 들어, 상기 제1 및 제2 실시 형태에서는, 무단 변속 기구(3)로서 벨트식 무단 변속기를 예로 들어 설명하였지만, 변속비를 무단계로 변속 가능하면 그 밖의 무단 변속 기구이어도 된다.
또한, 상기 제1 및 제2 실시 형태에서는, 모드 전환 변속비를 무단 변속 기구(3)의 최고 변속비로 하였지만, 이보다 High측의 변속비를 모드 전환 변속비로서 설정해도 된다.
또한, 상기 제1 및 제2 실시 형태에서는, 연결 부재(5)는 제1 연결 기어(51) 및 제2 연결 기어(52)로 구성되는 것으로서 설명하였지만, 프라이머리 풀리(31)에의 입력 회전과, 연결 부재(5)를 통해 유성 기어 기구(4, 80)에 입력되는 회전이 역회전하는 구성이면, 체인 등에 의해 치환해도 된다.
1 : 입력축
2 : 출력축
3 : 무단 변속 기구
4 : 유성 기어 기구
5 : 연결 부재
6 : 클러치
7 : 브레이크
31 : 프라이머리 풀리(입력부)
31c : 프라이머리 풀리 실린더실(프라이머리 풀리의 유압실)
32 : 세컨더리 풀리(출력부)
32c : 세컨더리 풀리 실린더실(세컨더리 풀리의 유압실)
41 : 제1 선 기어(제1 회전 요소)
42 : 제2 선 기어(제4 회전 요소)
43 : 숏 피니언 기어
44 : 롱 피니언 기어
45 : 캐리어(제2 회전 요소)
46 : 링 기어(제3 회전 요소)
81 : 제1 선 기어(제4 회전 요소)
82 : 링 기어(제2 회전 요소)
85 : 캐리어(제3 회전 요소)
86 : 제2 선 기어(제1 회전 요소)
100 : 자동 변속기

Claims (4)

  1. 입력축의 회전 속도를 변속하여 출력축에 전달 가능한 자동 변속기이며,
    입력부와 출력부의 회전 속도비를 무단계로 변속 가능한 무단 변속 기구와,
    속도 선도 상에 제1 회전 요소, 제2 회전 요소, 제3 회전 요소, 제4 회전 요소의 순서로 도시되는 적어도 4개의 회전 요소를 갖는 유성 기어 기구와,
    상기 입력축과 상기 제1 회전 요소 사이를 체결 가능한 클러치와,
    상기 입력축의 회전 속도를 일정한 변속비로 변속하여 상기 클러치를 통해 상기 제1 회전 요소에 전달하는 연결 부재와,
    상기 제3 회전 요소의 회전을 로크 가능한 브레이크를 구비하고,
    상기 입력축은, 상기 입력부에 연결되고,
    상기 출력축은, 상기 제2 회전 요소에 연결되고,
    상기 출력부는, 상기 제4 회전 요소에 연결되고,
    상기 연결 부재의 일정한 변속비는, 상기 클러치가 체결 상태이고 상기 브레이크가 해방 상태인 경우에, 상기 제4 회전 요소에 대한 상기 출력축의 회전 방향이, 상기 무단 변속 기구의 변속비의 변화에 따라서 순방향으로부터 역방향까지에 걸쳐 변화되도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결 부재의 일정한 변속비는, 상기 무단 변속 기구의 변속비를 소정의 모드 전환 변속비로 한 경우에, 상기 클러치를 체결 상태로 하고, 상기 브레이크를 해방 상태로 하여, 상기 무단 변속 기구의 변속비의 변화에 따라서 상기 출력축의 회전 속도를 변화시키는 제1 모드와, 상기 클러치를 해방 상태로 하고, 상기 브레이크를 체결 상태로 하여, 상기 무단 변속 기구의 변속비의 변화에 따라서 상기 출력축의 회전 속도를 변화시키는 제2 모드에 있어서의 상기 제1 회전 요소의 회전 속도가 동일하게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모드 전환 변속비는, 상기 무단 변속 기구의 실현 가능한 가장 높은 변속비인 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무단 변속 기구는, 상기 입력부로서의 프라이머리 풀리와 상기 출력부로서의 세컨더리 풀리에 벨트를 권취하고, 각 풀리의 유압실에의 공급압을 제어함으로써 각 풀리의 가동 시브가 변위하여 변속비가 변화되도록 구성되는 벨트식 무단 변속기이며,
    상기 유성 기어 기구는, 상기 제1 회전 요소로서의 제1 선 기어와, 상기 제4 회전 요소로서의 제2 선 기어와, 상기 제3 회전 요소로서의 링 기어와, 상기 제1 선 기어 및 상기 링 기어에 맞물리는 롱 피니언 기어를 지지하는 동시에 상기 제2 선 기어 및 상기 롱 피니언 기어에 맞물리는 숏 피니언 기어를 지지하는 상기 제2 회전 요소로서의 캐리어로 구성되는 라비뇨형 유성 기어 기구이며,
    상기 제2 선 기어는, 상기 유성 기어 기구의 상기 무단 변속 기구측에서 상기 세컨더리 풀리에 연결되고,
    상기 입력축은, 상기 프라이머리 풀리의 상기 유성 기어 기구측에서 상기 프라이머리 풀리에 연결되고,
    상기 제1 선 기어는, 상기 유성 기어 기구의 상기 무단 변속 기구측에 대하여 반대측에서 상기 연결 부재를 통해 상기 입력축에 연결되고,
    상기 출력축은, 상기 제1 선 기어의 내경측에 배치되는 동시에, 상기 제1 선 기어와 상기 제2 선 기어 사이에 있어서 상기 캐리어에 연결되고,
    상기 프라이머리 풀리의 상기 유압실은, 상기 프라이머리 풀리의 상기 유성 기어 기구측에 설치되고,
    상기 세컨더리 풀리의 상기 유압실은, 상기 세컨더리 풀리의 상기 유성 기어 기구측과는 반대측에 설치되는 것을 특징으로 하는, 자동 변속기.
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